URP下GPU Instance以及IndirectDraw探究

今天一个渲染群群友提出了在URP下无法IndirectDraw的问题，直接使用的官方文档的代码。我们知道DrawMeshInstancedIndirect方法在官方文档上有两个支持的shader，一个是表面着色器，一个是顶点片元着色器。而URP下不支持表面着色器，所以群友把顶点片元着色器拿到了URP下使用，结果发现DrawIndirect并不能正确执行。问题出在了哪里呢？

对于想快速得到答案的小伙伴们，这里先给出结论：

首先必须要加这一句预编译指令：

#pragma instancing_options procedural:setup

setup方法里面是用来处理InstanceID计算出来后去怎么处理数据，如果用不到可以不填充这个方法，但是必须实现。

void setup()
            {

            }

如上，空着就可以，这个预编译指令主要是用来告诉unity我们需要drawIndirect。

然后不能直接从SV_InstanceID中拿instanceID，必须先定义在顶点的输入和输出结构中。

之前错误的代码是这样的：

 Varyings vert(Attributes v,uint instanceID: SV_InstanceID)
            {
                xxxxx
            }

而正确的做法是这样的：

struct Attributes
            {
                float3 positionOS : POSITION;
                float2 uv :TEXCOORD0;
        UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
            };

            // 顶点着色器的输出
            struct Varyings
            {
                float4 positionCS : SV_POSITION;
                float2 uv :TEXCOORD0;
            UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
            };

Varyings vert(Attributes v)
            {
                Varyings o = (Varyings)0;
                UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(v);
                UNITY_TRANSFER_INSTANCE_ID(v, o);
                xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
                return o;
            }

然后要获取instanceID可以通过unity_InstanceID拿到。

结论讲完说一下原因：

首先第一个预编译指令存在的意义是如果我们只有：

#pragma multi_compile_instancing

当IndirectDraw的时候你会发现UNITY_INSTANCING_ENABLED这个keyword是关闭的。而正常情况下用Renderer渲染时是打开的。为什么会这样呢？因为Unity把这两种渲染方式做了区分。

使用Renderer渲染时当开启GPU Instancing，会激活UNITY_INSTANCING_ENABLED，但是当DrawIndirect的时候，Unity希望我们激活的是UNITY_PROCEDURAL_INSTANCING_ENABLED这个keyword，所以会把UNITY_INSTANCING_ENABLED关闭掉。那么如果我们没有定义上面instancing_options procedural:setup的预编译指令，连UNITY_PROCEDURAL_INSTANCING_ENABLED也不会被激活，所以就无法Instance了。这是为什么必须要这个预编译指令。

那么这个预编译指令后面的setup方法是用来干什么呢？他提供了一个当InstanceID计算完成后处理数据的阶段。比如如何通过InstanceID去取数据之类的。

第二个点是为什么不能在方法参数里面直接使用SV_InstanceID的语义，而必须定义在结构里面呢？

这个就是内置管线和URP的一点区别，目前具体的原因还不太清楚，但是一般我们让自己的shader支持GPU Instance都是通过手动SETUP进行的。

最后就是关于UNITY_PROCEDURAL_INSTANCING_ENABLED这个宏：

这个就得看UnityInstancing.hlsl这个文件里面对于UNITY_GET_INSTANCE_ID这个宏的定义：

 #ifdef UNITY_PROCEDURAL_INSTANCING_ENABLED
        #ifndef UNITY_INSTANCING_PROCEDURAL_FUNC
            #error "UNITY_INSTANCING_PROCEDURAL_FUNC must be defined."
        #else
            void UNITY_INSTANCING_PROCEDURAL_FUNC(); // forward declaration of the procedural function
            #define DEFAULT_UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(input)      { UnitySetupInstanceID(UNITY_GET_INSTANCE_ID(input)); UNITY_INSTANCING_PROCEDURAL_FUNC();}
        #endif
    #else
        #define DEFAULT_UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(input)          { UnitySetupInstanceID(UNITY_GET_INSTANCE_ID(input));}
    #endif

可以看到这个宏只能在setup方法里使用，不能在其他方法比如顶点片元使用，那么当我们想判断是否是Instance的情况时，可以使用这个宏来判断：

UNITY_ANY_INSTANCING_ENABLED

这个宏是可以用在顶点片元着色器的，只要两种Instance有一个激活了，这个宏就会返回1.